Процессы и машины агроинженерных систем. Рубрика в журнале - Вестник Донского государственного технического университета
Статья научная
A problem of selecting the controlled parameter values of the combine harvester work tools is considered. Models describing the harvesting quality factor dependencies of the external agents are analyzed. The need of a new approach to modeling the technological adjustment process of the harvester in the field which takes into account the fuzzy information on the environmental factors, its approximate character, as well as an expert method of generating information, is justified. To describe the environmental factors and the performance indices, linguistic variables are introduced, their membership functions are developed, and production rules are formulated. The fuzzy inference process is illustrated by an example of selecting the beater rate speed. A knowledgebase and an inference engine that form the expert system basis are created. The use of such a system in the field allows reducing the process downtime and crop waste. A practical implementation of the developed model is the creation of the software for the automated problem solution of the technological adjustment of the harvester in the field.
Бесплатно
Статья научная
The objective of this work is to provide an efficient tool of Reliability-Based Design Optimization (RBDO) for soil tillage machine design process in order to achieve designs with a required reliability (safety) level. An efficient methodology that controls the reliability levels for different statistical distribution cases of random soil properties is developed. This developed strategy is based on design sensitivity concepts in order to determine the influence of each random parameter. The application of this method consists in taking into account the uncertainties on the soil tillage forces. The tillage forces are calculated in accordance with analytical model of McKyes and Ali with some modifications to include the effect of both soil-metal adhesion and tool speed. The different results show the importance of the developed strategy to improve the performance of the soil tillage equipments considering both random geometry and loading parameters.
Бесплатно
Влияние продольно-угловых колебаний молотилки зерноуборочного комбайна на плавность хода жатки
Статья научная
Введение. Рассмотрено влияние вибрационных низкочастотных колебаний жатки на потери урожая отечественных зерноуборочных комбайнов. При проведении исследования учитывались различные скорости движения машины, различные массово-геометрические и упругодиссипативные характеристики агрегатов. Определены геометрические параметры подвесной системы жатвенной части комбайна, обеспечивающие плавность хода и снижение потерь урожая за жаткой. С учетом массово-геометрических и упругодиссипативных характеристик определены амплитудные и частотные спектры колебаний отечественных машин агропромышленного комплекса. Предложена математическая зависимость вибраций жатки от условий работы комбайна. Материалы и методы. Использовано математическое моделирование колебаний узлов с учетом продольно-вертикальных колебаний корпуса молотилки и вертикальных колебаний жатки. Решено уравнение в частотной области. Результаты исследования. Составлена двухмассовая колебательная модель и получены соответствующие дифференциальные уравнения движения. Представлены графики зависимостей среднеквадратических нагрузок на башмаках при различных параметрах подвески жатки. Установлены геометрические параметры системы подвески жатвенной части комбайна, обеспечивающие плавность хода и снижение потерь урожая за жаткой. Выявлена взаимосвязь между изменением числа отрывов башмаков, линейной скоростью машины и параметрами подвески жатки. Обсуждение и заключения. Проведенные научные изыскания позволяют сделать следующие выводы: частотные характеристики реакции от башмаков обусловлены параметрами подвески жатки и молотилки; система подвески жатки в отечественных зерноуборочных комбайнах не обеспечивает безотрывную работу жатки в режиме копирования микрорельефа почвы, что приводит к возникновению дополнительных колебаний корпуса и потере урожая; интенсивность паразитных колебаний можно уменьшить путем увеличения вылета жатвенной части от корпуса молотилки и уменьшением жесткости подвески жатки.
Бесплатно
Статья научная
Целью данной работы является установление зависимости между такими параметрами почвы, как влажность (ВП), сила сопротивления проникновению (ЕК) и время сброса сжатого воздуха. При проведении исследований решались следующие задачи: выявление влияния влажности на воздухопроницаемость различных видов почв; установление зависимости между силой сопротивления почвы проникновению и воздухопроницаемостью исследуемых видов почв; наработка опыта применения пенетрометра для измерения силы сопротивления проникновению различных видов почв. Доказано наличие связи между влажностью и силой сопротивления почвы проникновению. При этом наибольший коэффициент корреляции отмечен у известняка, наименьший - у глинозема и суглинка. Определена взаимосвязь между содержанием пор, заполненных воздухом, и воздухопроницаемостью почвы. Количество пор, заполненных воздухом ( ), увеличивается при снижении количества пор, заполненных водой. При этом время сброса сжатого воздуха ( ) уменьшается по амплитуде натурального логарифма:
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является изучение изменения точности дозирования вибрационного дозатора с электромагнитным приводом при питании от промышленной электрической сети. Использованы ранее полученные авторами результаты зависимости производительности вибрационного дозатора от частоты, амплитуды и направления колебаний электромагнитного привода и свойств дозируемого материала. Эти зависимости были получены на экспериментальной установке со стабилизированными параметрами электропитания. Установлено, что питание вибрационного побудителя от промышленной электрической сети существенным образом (до 5%) влияет на отклонение производительности вибрационного дозатора от заданной, что может стать недопустимым при дозировании ингредиентов, требующих более высокой точности. Для устранения неконтролируемых отклонений производительности дозатора от случайных изменений напряжения и частоты необходимо использовать стабилизированный по напряжению и частоте источник питания электромагнита побудителя колебаний.
Бесплатно
Статья научная
Целью данной работы является исследование перспективного способа повышения питательной ценности комбикормов путем совместного экструдирования зерновых смесей с измельченной растительной массой бобовых трав, отличающихся повышенным содержанием витаминов и белков. Задача исследования - экспериментальное определение рациональных параметров и режимов работы оборудования для процесса экструдирования. Использовались типовые методы исследования процесса экструдирования, при которых изменялись свойства сырья и режимы работы экструдера ЭК-75 (75 кг/ч): влажность экструдируемой смеси, массовая доля измельченной зелени в смеси и частота вращения шнека экструдера при различной величине подачи смеси. В качестве основного маркера процесса использовалось остаточное содержание β-каротина как достаточно ценного, но нестойкого компонента получаемого продукта. Ограничительными условиями являлись органолептические свойства продукта, влажность после остывания, наличие неразрушенного зернового материала. Энергоэффективность процесса оценивалась критериями удельных энергозатрат. В результате исследования процесса экструдирования определены его оптимальные характеристики: подача смеси - 60 кг/ч; температура смеси на выходе из матрицы - 120-125 оС; содержание измельченной зеленой массы в смеси - 14-15 %; частота вращения шнека - 220-240 мин-1 при удельных энергозатратах 90-95 кВт∙ч/т.
Бесплатно
Статья научная
Целью настоящей работы являлось изучение метрологических аспектов метода акустической эмиссии (АЭ) применительно к мониторингу скорости разложения пероксида водорода. Проведен выбор измеряемого параметра АЭ, определяющего метрологические свойства метода в целом. Установлено, что процесс разложения пероксида водорода вызывает волны напряжения в локальном объеме жидкости. Это приводит к образованию акустических сигналов, позволяющих надежно контролировать процесс методом АЭ. Проанализирована метрологическая оценка метода, реализуемая в два этапа. Определена важность первого этапа, позволяющего проводить качественные относительные АЭ-исследования. Выполненные эксперименты подтвердили факт высокой чувствительности предложенного способа. Таким образом, можно проводить эффективные относительные исследования сравниваемых процессов по параметрам АЭ. Акустико-эмиссионные данные показывают, что инструментальные и методические погрешности метода АЭ в целом могут быть существенными при несоблюдении идентичных условий, и этот факт может быть ориентиром для дальнейших исследований.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Вертикальный восходящий поток воды в ксилеме растений обеспечивается действием сил поверхностного натяжения воды в менисках капилляров. В ряде работ показано, что распределение воды в наклонных капиллярных системах подчиняется общему правилу: в ветвях нижнего уровня продвижение воды максимально. При этом высота подъема воды в вертикальном капилляре пропорциональна количеству боковых ветвей в капиллярной системе. Ряд вопросов остаются открытыми. В их числе: роль окаймленных пор, обеспечивающих гидравлическую связь между сосудами; влияние размеров пор и параметров гидравлически связанных сосудов на подъем в них воды. Материалы и методы. Рассмотрена модель системы, состоящей из двух вертикальных капилляров разного радиуса. Они соприкасаются боковыми стенками и погружены в воду. Выполнены расчеты, описывающие соотношения элементов данной системы. Результаты исследования. Установлено, что высота подъема воды в гидравлически связанных капиллярах в общем случае различна. Обсуждение и заключения. Показана зависимость: чем меньше разность высот между порами и чем ближе пора к поверхности воды, тем выше поднимается вода в капиллярах.
Бесплатно
Статья научная
Вертикальный восходящий поток воды в ксилеме растений обеспечивается действием сил поверхностного натяжения воды в менисках капилляров. В ряде работ показано, что распределение воды в наклонных капиллярных системах подчиняется общему правилу: в ветвях нижнего уровня продвижение воды максимально. При этом высота подъема воды в вертикальном капилляре пропорциональна количеству боковых ветвей в капиллярной системе. Ряд вопросов остаются открытыми. В их числе: роль окаймленных пор, обеспечивающих гидравлическую связь между сосудами; влияние размеров пор и параметров гидравлически связанных сосудов на подъем в них воды.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Рассмотрен перспективный способ обеззараживания стоков животноводческих ферм. Суть способа заключается в комплексном физико-химическом воздействии переменного электромагнитного поля в сочетании с химическим реагентом. Устройством реализации предложенного способа является индуктор. В качестве наиболее существенного параметра, характеризующего качество технологического процесса обеззараживания стоков животноводческих ферм, выбрано остаточное число колониеобразующих единиц общих колиформных бактерий. Для повышения эффективности исследования технологического процесса обеззараживания стоков животноводческих ферм предлагается использовать математическую теорию планирования эксперимента, применение которой подразумевает нормальный закон распределения частоты значений колониеобразующих единиц общих колиформных бактерий. Материалы и методы. В ходе проведения данного исследования использовались следующие методы: инструментального прямого и косвенного измерения; микрокопирования; наименьших квадрантов, теоретического определения распределения случайной величины и статистической обработки данных. Результаты исследования. Проверка гипотезы о нормальном законе распределения производилась постановкой эксперимента на стенде с определёнными условиями. В результате проведенных экспериментов была получена выборка значений, состоящая из 100 наблюдений. На основании анализа априорной информации была принята гипотеза о нормальном законе распределения частоты значений колониеобразующих единиц общих колиформных бактерий. Обсуждения и заключения. При исследовании закона распределения частоты значений колониеобразующих единиц общих колиформных бактерий, характеризующих качество процесса обеззараживания, было произведено сравнение принятого критического значения критерия Пирсона с расчётным. Поскольку расчётное значение меньше принятого критического, то гипотеза о нормальном законе распределения принимается.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время производство и потребление электрической энергии постоянно растёт. Одним из вариантов решения энерго-экологических проблем России может стать использование возобновляемых источников энергии, в частности, ветро-солнечных станций распределённого типа. Для снижения себестоимости вырабатываемой электроэнергии целесообразно часть вырабатываемой энергии переложить на комбинированную ветро-солнечную электростанцию, с возможностью параллельной работы с центральной системой электроснабжения. Авторами рассмотрены варианты электроснабжения потребителей, определены объёмы энергии, вырабатываемые ветряными и солнечными установками, а также определены наиболее оптимальные объекты, при электроснабжении которых возможно использование ветро-солнечных установок безаккумуляторного, распределённого типа. Материалы и методы. Проведен технико-экономический анализ применения ветро-солнечных установок для различных объектов электроснабжения. Результаты исследования. Доказана эффективность использования ветро-солнечных станций безаккумуляторного типа при параллельной работе с сетью для электроснабжения объектов сельскохозяйственного производства. Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и реконструкции систем электроснабжения сельскохозяйственных объектов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время производство и потребление электрической энергии постоянно растёт. Одним из вариантов решения энерго-экологических проблем России может стать использование возобновляемых источников энергии, в частности, ветро-солнечных станций распределённого типа. Для снижения себестоимости вырабатываемой электроэнергии целесообразно часть вырабатываемой энергии переложить на комбинированную ветросолнечную электростанцию, с возможностью параллель- ной работы с центральной системой электроснабжения. Авторами рассмотрены варианты электроснабжения потребителей, определены объёмы энергии, вырабатываемые ветряными и солнечными установками, а также определены наиболее оптимальные объекты, при электроснабжении которых возможно использование ветро-солнечных установок безаккумуляторного, распределённого типа.
Бесплатно
Определение рационального количества теплоутилизаторов для коровника на 400 голов
Статья научная
Введение. В статье рассмотрены вопросы выбора и использования установок утилизации теплоты отработавшего воздуха в помещении коровника. Цель исследования - обоснование выбора количества теплоутилизаторов, обеспечивающих наибольший экономический эффект при эксплуатации в помещении на 400 голов. Материалы и методы. Определение количества единиц энергосберегающего оборудования обусловлено рядом факторов. Основной из них - непрерывно меняющаяся величина воздухообмена в коровнике в зависимости от параметров наружного воздуха. При этом учитывались условия эксплуатации в южных районах страны. Предложены математические модели, описывающие зависимости технико-экономических показателей от числа и продолжительности работы утилизационных установок. Проведен корреляционно-регрессионный анализ полученных зависимостей. На его основе выполнена технико-экономическая оценка использования теплообменников. Представлены контурные графики целевых функций затрат электроэнергии и эксплуатационных затрат в зависимости от продолжительности работы и пропускной способности энергосберегающих установок. Использован метод сравнения для выявления наиболее эффективного по производительности утилизатора теплоты с учетом меняющейся величины воздухообмена Результаты исследования. Определено необходимое количество теплообменников, обеспечивающих требуемый воздухообмен в животноводческом помещении. Разработаны новые математические модели для расчета эффективности использования утилизационных установок с учетом производительности и продолжительности работы. Установлены зависимости изменения эксплуатационных затрат от производительности утилизаторов. Определено количество и типоразмер теплоутилизаторов, при использовании которых достигается наибольший чистый дисконтированный доход Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы для разработки энергосберегающих систем при разведении крупного рогатого скота. Предложенные математические модели расчета эксплуатационных затрат позволят провести предварительное технико-экономическое обоснование целесообразности использования пластинчатых теплоутилизаторов в животноводческих помещениях.
Бесплатно
Определение рационального количества теплоутилизаторов для коровника на 400 голов
Статья научная
В статье рассмотрены вопросы выбора и использования установок утилизации теплоты отработавшего воздуха в помещении коровника. Цель исследования — обоснование выбора количества теплоутилизаторов, обеспечивающих наибольший экономический эффект при эксплуатации в помещении на 400 голов.
Бесплатно
Параметрический анализ устройства для разрушения тюков соломы
Статья научная
Предметом настоящего исследования является аналитическое моделирование и многомерный анализ процесса разрушения тюков соломы барабанным разрушителем с радиальными пальцами и горизонтальной осью вращения. Цель работы - выявление закономерностей процесса разрушения тюков соломы при вариации геометрических и кинематических параметров устройства для разрушения. Задача - оценка влияния геометрических параметров, композиции и кинематики разрушителя тюков на показатели его функционирования. Метод исследования - аналитическое моделирование. Оценено влияние на процесс разрушения тюка соломы длины пальцев, их количества, частоты вращения барабана, его расположения по отношению к тюку, подачи тюков транспортером. Выявлено, каким образом рассмотренные факторы и их параметры влияют на направление и спектр выброса соломин с пальцев барабанного разрушителя с учетом попадания летящих соломин на следующий элемент системы рабочих органов. Предварительно оценена рациональность пространственного расположения барабанного разрушителя, его геометрических и кинематических параметров для технологических свойств тюков соломы и заданного интервала вариации величины производительности технологического устройства. Выявлено, что процесс разрушения тюка, перемещение соломин по пальцам и траектория их движения в воздушном пространстве в значительной степени зависят от длины рабочей зоны захвата пальцами соломин из тюка.
Бесплатно
Статья научная
Представлена математическая модель процесса смешивания кормов в порционном циркуляционном наклонном одношнековом смесителе. Модель включает в себя систему уравнений изменения концентрации контрольного ингредиента в характерных зонах смесителя. Для решения системы уравнений рассмотрено состояние кормового материала в период начала загрузки смесителя и начала обрушения. Приведены схема и математические выражения сил, действующих на корм в процессе загрузки. В результате решения уравнений получена зависимость для определения высоты слоя корма от геометрических параметров бункера смесителя и физико-механических свойств кормового материала. Показана схема сил, действующих на кормовой материал в начале процесса обрушения. С учетом зависимости, полученной для первого состояния корма, определена величина высоты слоя обрушиваемого материала. Определено, что из первоначальной зоны условного вытеснения формируется две зоны. Одна - зона идеального вытеснения в направлении транспортирования корма снизу вверх и вторая - зона идеального вытеснения в направлении обрушения корма сверху вниз. Площади поперечного сечения данных зон могут быть определены на основе выведенных уравнений.
Бесплатно
Повышение надёжности свинцовых аккумуляторов сельскохозяйственных машин
Статья научная
Введение. Статья посвящена решению задачи повышения надёжности работы сельскохозяйственной и мелиоративной техники за счёт улучшения основных показателей надёжности свинцовых стартерных аккумуляторных батарей (АКБ) в процессе их эксплуатации и хранения. Целью работы являлась разработка способов повышения эксплуатационной надёжности свинцовых аккумуляторов сельскохозяйственных и мелиоративных машин при различных режимах работы и хранения АКБ. Материалы и методы. Предложены способы повышения эксплуатационных характеристик свинцовых аккумуляторов в процессе их работы и хранения за счет применения органических соединений класса пространственно-затруднённых фенолов (ПЗФ) в качестве добавок в электролит из расчета 1 г/л. Проведены исследования для оценки действия ПЗФ на коррозию токоотвода гладкого и пористого диоксидсвинцовых электродов. Для более объективной оценки ингибирующих свойств ПЗФ проводили ресурсные испытания серийных отечественных аккумуляторов в заводских условиях по существующим ГОСТам методами циклирования. Результаты исследования. Разработан способ повышения срока службы свинцового аккумулятора за счет применения ПЗФ в качестве добавок в электролит, так как они обладают свойствами ингибировать процесс коррозии токоотвода положительного электрода. Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы в процессе эксплуатации АКБ на сельскохозяйственной и мелиоративной технике, автомобильном транспорте и других машинах, так как замедляют процесс коррозии решёток положительных пластин. Кроме этого, добавки ПЗФ могут быть эффективно использованы при сезонном режиме работы свинцовых аккумуляторов, что характерно при эксплуатации в системе агропромышленного комплекса.
Бесплатно
Повышение надёжности свинцовых аккумуляторов сельскохозяйственных машин
Статья научная
Статья посвящена решению задачи повышения надёжности работы сельскохозяйственной и мелиоративной техники за счёт улучшения основных показателей надёжности свинцовых стартерных аккумуляторных батарей (АКБ) в процессе их эксплуатации и хранения. Целью работы являлась разработка способов повышения эксплуатационной надёжности свинцовых аккумуляторов сельскохозяйственных и мелиоративных машин при различных режимах работы и хранения АКБ.
Бесплатно
Подъем воды в ксилеме растений с трахеидальной проводимостью
Статья научная
Целью работы является моделирование процесса движения воды в ксилеме растений с учетом гидравлических потерь на одиночной окаймленной поре с торусом, а также на совокупности пор. При этом учитывается, что, как следует из ряда публикаций, корневое давление не является механизмом, обеспечивающим подъем воды в растениях. Модельное представление построено в предположении, что основной причиной подъема воды в растениях является поверхностное натяжение в мениске капилляра ксилемы. При этом необходимо учитывать особенности строения ксилемы хвойных и лиственных деревьев. Уравнение для расчета подъема воды в капилляре ксилемы растений с трахеидальной проводимостью выведено с учетом анатомического строения трахеид и окаймленных пор. Уравнение позволяет определить изменение гидравлических потерь при движении воды через одиночную окаймленную пору и через их совокупность с учетом ориентации последних. Модель позволила рассчитать высоту подъема воды в капиллярах ксилемы. Показано, что увеличение диаметра полости трахеиды и диаметров окаймленной поры и торуса при прочих равных условиях приводит к росту гидравлических потерь.
Бесплатно
Расчет подъема воды в криволинейных капиллярах по углу наклона касательной к мениску
Статья научная
Целями данной работы являются моделирование распределения воды в многоуровневых симметричных капиллярных системах с криволинейными капиллярами, а также расчет подъема воды в криволинейных капиллярах по углу наклона к горизонтали касательной к мениску воды в капилляре. Для полного описания продвижения воды в криволинейных ветвях разных уровней определены координаты менисков воды в этих уровнях относительно осей y и x, связанных, соответственно, с осью вертикального капилляра и поверхностью воды. При прочих равных условиях величина продвижения воды в криволинейных капиллярах всегда больше, чем в прямолинейных. Полученные результаты полезны при изучении проводимости сосудов ксилемы и продвижения почвенной влаги в структурах растения, что напрямую связано с подъемом и распределением воды в ксилеме. Показано, что по мере увеличения количества уровней угол наклона касательной к менискам воды в криволинейных ветвях уменьшается по сравнению с первой криволинейной ветвью. Уменьшение этого угла показывает, что вода в криволинейных ветвях продвигается тем меньше, чем больше номер уровня.
Бесплатно
